提纯氯的方法和生产1，2-二氯乙烷的方法 【技术领域】
本发明涉及一种提纯氯的方法和一种生产1，2-二氯乙烷的方法。更具体地说，本发明涉及一种具有优良分离效率的提纯氯的方法，后者包括从含有氮和/或氧的粗品氯中分离掉氮和/或氧；还涉及一种生产1，2-二氯乙烷的方法，后者包括把包含在含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应；从装置费用和运行费用的观点来评价，这两种方法都是极有价值的。
背景技术
作为提纯氯的方法，它包括从含有氮和/或氧的粗品氯中分离氮和/或氧，它说明了一种把含有氯作为主要组份的液体或气体以及含有氮和/或氧作为主要组份的气体通过压缩和/或冷却进行分离的方法，但这里有一些问题，不仅有进行压缩和/或冷却所需的巨大能量，还有大的装置费用和不良的分离效率等。
进一步，作为一种通过将氯与乙烯进行反应来生产1，2-二氯乙烷的方法，例如，通过同时地供应用上述方法提纯的氯和乙烯，使氯和乙烯发生反应地方法，是已知的。
【发明内容】
本发明的一个目的是，在一种通过从含有氮和/或氧的粗品氯中分离氮和/或氧来提纯氯的方法中，提供这样一种提纯氯的方法，它具有优良的分离效率，并且从装置费用和运行费用的观点来评价，是极为有利的，就是说，提供了一种从含有氮和/或氧的粗品氯中分离氮和/或氧来提纯氯的方法，其中该方法包括把含有氮和/或氧的粗品氯与1，2-二氯乙烷接触以使1，2-二氯乙烷吸收包含在含有氮和/或氧的粗品氯中的氯。
进一步，本发明的另一个目的是提供一种生产1，2-二氯乙烷的方法，它从装置费用和运行费用的观点来评价是极为有利的。就是说，提供了一种这样的生产1，2-二氯乙烷的方法，它包括把包含在含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应。
这就是说，本发明是基于一些新的发现，即氯和氮和/或氧之间在1，2-二氯乙烷中的溶解度的差别是很大的，因而通过利用这一差别可以获得优良的分离效率并达到进一步压缩装置费用和运行费用的目的。
还有，通过以下的描述，本发明的其它目的和益处将变得很明显。
附图简述
图1显示的是本发明提纯氯的流程图。
图2显示的是生产1，2-二氯乙烷的一个实施例的流程图。
图3至图8是生产1，2-二氯乙烷的其它实施例的流程图。
符号的说明
1，吸收塔，2，冷却器，3，生产1，2-二氯乙烷的反应器，4，含氯的1，2-二氯乙烷的预热器，5，为产生水蒸气的热交换器，6，第一步骤(转化氯化氢成为含氯气体的步骤)，7，第二步骤(吸收塔)，8，第三步骤(生产1，2-二氯乙烷的反应器)，9，第四步骤(重新循环1，2-二氯乙烷的步骤)，10，第五步骤(1，2-二氯乙烷的热解器)，11，第六步骤(分离氯乙烯和氯化氢并重新循环氯化氢的步骤)，a，含有氮和/或氧的粗品氯，b、b’，1，2二氯乙烷，c，含氯的1，2-二氯乙烷塔底液体，d，含氮和/或氧的气体，d’，不可冷凝的气体，E，乙烯，e，含氯的1，2-二氯乙烷，f，已预热过的含氯的1，2-二氯乙烷，g，含氯化氢的气体，h，含氯的气体，i，未被吸收的气体，j，作为产物的1，2-二氯乙烷，k，氯乙烯和氯化氢，l，氯乙烯，m，氯化氢。
实施本发明的最佳方式
作为用于本发明中的含有氮和/或氧的粗品氯(此后有时就简单地称之为“粗品氯”)，也可以使用其中进一步含有诸如氩、二氧化碳、一氧化碳或一种有机物这样的粗品氯。
在本发明中，如图1中所示那样，通过把含有氮和/或氧的粗品氯(a)与1，2-二氯乙烷(b)进行接触、使1，2-二氯乙烷吸收包含在粗品氯中的氯而获得作为塔底液体(c)的含氯1，2-二氯乙烷。用这种方法可达到优良的分离效率，并进一步压缩装置费用和运行费用。
粗品氯与1，2-二氯乙烷的接触温度为-50°至200℃，优选-10至100℃，更优选0至100℃。当温度低于-50℃时，由于装置费用增高而将在经济上变得不利。相反，当温度高于200℃时，氯将不那么有效地被1，2-二氯乙烷所吸收。
接触是在0.1至2兆帕的压力条件下实施的。当压力低于0.1兆帕时，氯可能不那么有效地被1，2-二氯乙烷所吸收，相反，当压力高于2兆帕时，由于装置费用增高在经济上将变得不利。
所用的1，2-二氯乙烷的量按重量计应为包含在粗品氯中的氯的量的0.1至200倍，优选1至100倍，更优选按重量计1至50倍。当1，2-二氯乙烷的量按重量计少于0.1倍时，氯将不那么有效地被吸收到1，2-二氯乙烷中，相反，当1，2-二氯乙烷的用量按重量计大于200倍时，由于装置费用增高从经济上考虑将变得不利。
在通过吸收粗品氯中的氯到1，2-二氯乙烷中而获得含氯的塔底液1，2-二氯乙烷(c)以后，它通常被分离成氯和1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷可重新循环使用。
如图1中所示那样，含有氮和/或氧的气体(d)并不能被吸收到1，2-二氯乙烷中，它被从塔顶排放，但在气体(d)被冷却器2冷却以冷凝1，2-二氯乙烷之后，即可从不能冷凝的气体(d’)中分离回收包含在该气体中的1，2-二氯乙烷，这种1，2-二氯乙烷可以循环使用。
作为冷却器，可以用热交换器，它可经一步或多步来冷却，冷却后的温度应为-50℃至40℃。
随着冷却温度的降低，1，2-二氯乙烷的损失也愈来愈少。从设备安全运行的观点来考虑，最好是调节吸收塔、冷却器、转筒、管子等设备中1，2-二氯乙烷的浓度，使它处于爆炸范围以外。
在本发明中，最好是用吸收塔1来使粗品氯与1，2-二氯乙烷相接触以改进接触效率。更优选在吸收塔中用填充物和塔板来改进接触效率。
在本发明中，最好是把1，2-二氯乙烷供应到吸收塔的粗品氯供应部分的上部。
在本发明中，最好是使用由氯化氢的催化氧化和/或电解获得的含有氮和/或氧的粗品氯。
在这些当中，优选使用在一种含有氧化钌的催化剂存在时，用含氧的气体氧化氯化氢所获得的包含氮和/或氧的粗品氯。
其次，详尽描述了一种生产1，2-二氯乙烷的方法，它是通过把包含在含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应。
在本发明中，如图2中所示那样，包含在含氯的1，2-二氯乙烷(e)中的氯在反应器3中与乙烯(E)反应。
在含氯的1，2-二氯乙烷中氯的浓度为按重量计0.01％或更高，优选按重量计0.1％或更高，更优选按重量计1％或更高，当氯浓度低于按重量计0.01％时，在经济方面是不利的，因为装置费用会变得很高。浓度的上限是它的饱和浓度，后者可由温度和压力决定。
作为一种将含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应的方法，给出了固定床流动法、流动床法或均匀体系流动法，它们可在液相和气相两种相态下实施。例如，在液相的情况下，可通过把催化剂溶解于产生的1，2-二氯乙烷中来实施。它是在0.1至5兆帕的压力下实施的。它是在0至500℃、优选20至300℃、更优选20至200℃的温度下实施的。
当1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应时，除1，2-二氯乙烷中的氯以外的其它氯也可以进料。
在本发明中，从压缩运行费用的观点出发，最好是把通过含氯的1，2-二氯乙烷与乙烯反应得到的反应热(每摩尔氯产生的热量为180千焦)实施热量回收，作为预热含氯的1，2-二氯乙烷和/或乙烯的热源，或者用于其它方法中。
例如，热量回收可通过用反应液体和/或反应气体预热含氯的1，2-二氯乙烷和/或乙烯来达成，该反应液体和/或反应气体的温度已由于反应而升高(图3)。
进一步，也可以通过与水进行热交换产生水蒸气的方法来回收热量，并作为其它方法的热源(图4)。当作为其它方法的热源时，例如，它可被用来在氯乙烯的生产工厂中或1，2-二氯乙烷的生产工厂中预热再沸器、反应器或裂化器。
在本发明中，从原材料和装置费用的观点来看，优选含氯的1，2-二氯乙烷是上述用1，2-二氯乙烷接触含有氮和/或氧的粗品氯而获得的那种。进一步，优选1，2-二氯乙烷是通过把包含在含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应获得的那种。
进一步，1，2-二氯乙烷生产的其它实施方案用图5来描述。
首先，在第一步骤6中，在含有氯化氢的气体(g)中的氯化氢被转化为含氯的气体(h)。所用的氯化氢可以是通过含氯化合物的热解、与光气的反应、脱氯化氢的反应或有机化合物的氯化反应，或在煅烧炉中的燃烧等所产生的任何含氯化氢的气体。
作为把氯化氢转化成氯的方法，这里列举了一种在催化剂存在的条件下用一种含氧的气体诸如空气来氧化氯化氢，从而把它转化为含氯气体的方法，以及一种通过氯化氢的电解把它转化为含氯气体的方法。在这些方法中，在含氧化钌的催化剂存在的条件下用含氧的气体氧化氯化氢使之转化成含氯气体的方法是优选的，因为它能以高的产率来转化氯化氢成为氯。
随后，在第二步骤7中，通过把在第一步骤6中获得的含氯气体(h)与1，2-二氯乙烷接触，使氯被吸收到1，2-二氯乙烷中，即得到了含氯的1，2-二氯乙烷(c)。1，2-二氯乙烷的生产已如上所述。此外，没有被吸收的气体即从塔顶排放。
进一步，在第一步骤6和第二步骤7之间，设立这样一步，它通过把在第一步骤6中获得的含氯气体(h)与水和/或盐酸接触，使之分离成含氯化氢和水作为主要成份的溶液以及含氯的气体，和/或在含氯气体中除去水份的步骤。
在第三步骤8中，通过把包含在第二步骤7中的获得的含氯的1，2-二氯乙烷(c)中的氯与乙烯进行反应获得1，2-二氯乙烷(b’)。
把含氯的1，2-二氯乙烷(c)中的氯与乙烯进行反应的方法已如上述。
此外，在本发明的实施方案中，除第一、第二和第三步骤以外，最好再设立第四步骤9(图6)。
这第四步骤9是这样的一步，它把在第三步骤8中获得的1，2-二氯乙烷中的一部分进料到第二步骤7中重新循环，并把其余的1，2-二氯乙烷作为产品(j)得到。
进一步，在图7中，加上了把在第四步骤9中得到的作为产物(j)的1，2-二氯乙烷进行热解而获得氯乙烯和氯化氢(k)的一步(第五步10)，这样做除上述益处以外还有可将由热解所产生的氯化氢重新循环的益处。
再者，在图8中，加上了作为第六步骤的11，这一步把在第五步骤10中得到的(k)分离成氯乙烯(l)和氯化氢(m)，并把氯化氢(m)进料到第一步骤6中重新循环使用。按照这一方法，也可优选地提供一种生产氯乙烯的方法；包含着氯的提纯步骤，即如上所述把含氯气体与1，2-二氯乙烷接触，以及生产1，2-二氯乙烷的步骤，即把含氯1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应；并进一步使用可被重新循环的氯化氢作为原料。
实施例
本发明将通过下面的实施例来描述。
实施例1
如图1的流程所示，这时60吨/小时具有表1中所示组成的含有氮和氧的粗品氯(a)和300吨/小时的1，2-二氯乙烷(b)被连续地进料到装备有冷却器2、具有理论塔板数为10的吸收塔1中，并在塔顶压力为0.5兆帕，塔顶温度为5℃，塔底温度为18℃的条件下接触，即获得320吨/小时的、具有表1中所示组成的含氯的1，2-二氯乙烷(c)作为塔底液体。从塔顶的冷却器2中可获得40吨/小时的具有表1中所示组成的不能冷凝的气体组份(d’)。
表1 a b c d’ 组份 氯 氮 氧 1，2-二氯乙烷 34.0 56.7 9.3 - - - - ＞99 6.3 0.1 ＜0.1 93.6 1.0 84.2 14.0 0.8
(单位：按重量计的％)
实施例2
这时往图2所示的反应器3中连续地进料具有组成为按重量计0.1％的氮，按重量计94％的1，2-二氯乙烷和按重量计5.9％的氯的100吨/小时的液体(e)和2.3吨/小时的乙烯(E)，这些反应物在压力为0.3MPa(兆帕)，温度为100℃的条件下接触(转化率：100％)，即获得具有按重量计低于0.01％氯含量的1，2-二氯乙烷(b)。
实施例3
往图3中所示的预热器4中连续地进料具有组成为按重量计1％的氮、按重量计90％的1，2-二氯乙烷和按重计9％的氯的100吨/小时的液体(e)(20℃)，以及在反应器3中获得的氯含量低于按重量计0.01％的104吨/小时的1，2-二氯乙烷(b)(100℃)。通过在预热器4中的间接热交换，1，2-二氯乙烷(b)的温度变为40℃并连续地从体系中排放出来。得到已被加热到80℃的液体(f)并把它连续地进料到反应器3中。同时，以4吨/小时的流速连续地往反应器3中进料乙烯(E)，并在压力为0.3兆帕、温度为100℃的条件下使它们接触而获得氯浓度低于按重量计0.01％的1，2-二氯乙烷(b)。如上所述，可能使用热量回收的连续体系，在其中把反应器3中产生的部分热量或全部热量通过预热器4用来预热(e)。
实施例4
往图4中所示的反应器3中连续地进料100吨/小时的组成为按重量计1％的氮、按重量计90％的1，2-二氯乙烷和按重量计9％的氯的液体(e)以及4吨/小时的乙烯(E)，并在压力为0.4兆帕、温度为100℃的条件下接触，从而获得氯含量低于按重量计0.01％的1，2-二氯乙烷(b)(135°)。
随后，把104吨/小时的(b)(135°)和4吨/小时的水(20℃)连续地进料到热交换器中以产生水蒸气5，来利用1，2-二氯乙烷(b)的冷凝所产生的热量并进行间接的热交换，从水产生水蒸气，水蒸气(125℃)被产生并被连续地从体系中排出。
如上所述，可能使用一种连续的体系来回收热量，其中在反应器3中产生的部份热量或全部热量被通过热交换器作为水蒸气回收以产生水蒸气5。
实施例5
如图5的流程所示，这时，往转化氯化氢成为含氯气体的第六步中连续进料10.6公斤/小时含有氮气、氧气和氯化氢气并具有表2中所示组成的气体(g)，以便在压力为0.6兆帕、温度为300至380℃，在一种催化剂存在的条件下进行反应，转化率为85％，未反应的氯化氢和产生的水被从得到的气体中分离并干燥，于是获得9.2公斤/小时含有氯的气体(h)，它具有表2中所示的组成。随后，把含氯气体(h)连续地进料到吸收塔7中，同时，连续地进料100公斤/小时的1，2-二氯乙烷(b)，并在塔顶压力为0.5兆帕、塔顶温度为5℃、塔底温度为18℃的条件下使它们接触，于是在塔顶获得具有表2中所示组成的未被吸收的气体(i)，作为塔底液体获得具有表2中所示组成的含氯的1，2-二氯乙烷(c)。随后，为生产1，2-二氯乙烷，往反应器8中连续地进料从吸收塔7的底部获得的含氯的1，2-二氯乙烷的塔底液体(c)，同时连续地进料1.5公斤/小时的乙烯(E)，并把反应条件调节到压力为0.3兆帕，温度为120℃，含氯的1，2-二氯乙烷(c)底部液体中的氯被转化为1，2-二氯乙烷以获得1，2-二氯乙烷(b’)。每种料流的组成被显示于表2中。
表2 g h b i c b’组分氯化氢氯氮氧1，2-二氯乙烷 36.6 - 48.2 15.1 - - 34.9 55.6 9.6 - - - - - ＞99 - - 85.0 15.0 - - 3.1 - - 96.9 - - - - ＞99
实施例6
如图7中的流程所示，这时用与实施例5中同样的方法获得的1，2-二氯乙烷(b’)被连续地进料到1，2-二氯乙烷重新循环的步骤9中，并且其中一部份被作为1，2-二氯乙烷(b)重新循环到吸收塔7中，另一部份1，2-二氯乙烷(j)作为产物得到。随后，作为产物(j)的1，2-二氯乙烷被连续地进料到1，2-二氯乙烷的热解反应器10中，获得氯乙烯和氯化氢(k)。每种料流的组成被显示于表3中。
表3 g h b i c b’ j k组份氯化氢氯氮氧1，2-二氯乙烷氯乙烯 36.6 - 48.2 15.1 - - - 34.9 55.6 9.6 - - - - - - ＞99 - - - 85.0 15.0 - - - 3.1 - - 96.9 - ＞99 - - - - ＞99 - 36.9 - - - - 63.1
工业可应用性
如上所述，按照本发明，在一种通过从含有氮和/或氧的粗品氯中分离出氮和/或氧来提纯氯的方法中，提供了一种提纯氯的方法，该方法包括把含有氮和/或氧的粗品氯与1，2-二氯乙烷相接触，从而让后者吸收粗品氯中所含的氯；本发明也提供一种生产1，2-二氯乙烷的方法，它包括把含氯的1，2-二氯乙烷中的氯与乙烯进行反应。此外，这些方法可被用作氯乙烯生产中的步骤，其中氯化氢被用作原料，后者可以重新循环使用。